Гігантський обрив міг стерти мільярд років історії Землі: що з’ясували вчені
У геологічній історії Гранд-Каньйону в США є загадкова прогалина: між шарами порід, що мають різний вік, бракує свідчень приблизно про 1,2 млрд років історії Землі. Нове дослідження припускає, що причиною могла стати масштабна ерозія, яку спричинив гігантський обрив на території давньої Північної Америки. Згодом цей процес могли посилити льодовики.
Про це пише Science News.
Дослідники вважають, що величезний уступ сформувався близько 800 млн років тому, коли почав розпадатися суперконтинент Родинія. За їхньою гіпотезою, дощі, лід та інші природні процеси поступово руйнували породи й оголювали давніші шари земної кори.
Результати роботи Томаса Гернона з Університету Саутгемптона та його колег опублікували в науковому журналі Geology. Про дослідження повідомило видання Science News. Водночас це поки що запропоноване пояснення, а не остаточно розгадана таємниця.
Чому в Гранд-Каньйоні бракує мільярда років історії Землі
Гранд-Каньйон відомий своїми скельними стінами, у яких відкриваються шари порід різного віку. Разом вони зберігають свідчення приблизно двох мільярдів років геологічної історії.
Однак у цьому записі є значна прогалина. Давні кристалічні породи, що лежать в основі каньйону, безпосередньо межують із набагато молодшими осадовими породами. Між ними бракує шарів, які могли б розповісти про тривалий період розвитку планети.
Це явище відоме як Велика незгідність (Great Unconformity). За даними Служби національних парків США, в окремих місцях Гранд-Каньйону ця межа відповідає приблизно 1,2 млрд років, не представлених у геологічному літописі.
Йдеться не про те, що зникла сама історія Землі. Проблема в тому, що породи, які могли б зберегти свідчення про певні періоди, були зруйновані ерозією або не утворилися в цьому місці. Через це геологам складніше відновити події, які відбувалися на континенті мільярди років тому.
Раніше дослідники пропонували різні пояснення цієї прогалини. Серед можливих причин були тектонічні процеси, руйнування гірських масивів і масштабне зледеніння Землі. Нова робота поєднує кілька таких чинників в одній моделі.
Підписуйтеся на наші соцмережі
Як гігантський обрив міг знищити давні породи
За реконструкцією дослідників, близько 800 млн років тому Родинія — один із давніх суперконтинентів — почала розпадатися. Тектонічні сили могли спричинити підняття великих ділянок земної кори та утворення протяжного крутого уступу.
Учені назвали його Великим уступом Лаврентії (Great Escarpment of Laurentia). Лаврентія — давній континентальний масив, значна частина якого згодом стала основою Північної Америки.
За моделлю, обрив міг сягати 1-2 км заввишки та простягатися від територій сучасної Аляски до району Аризони. Це не означає, що вчені безпосередньо знайшли й виміряли таку скелю. Її існування та масштаб відновили за допомогою комп'ютерного моделювання геологічних процесів.
Високий уступ створював умови для інтенсивного руйнування порід. Вода стікала крутими схилами, формувала потоки й розмивала поверхню. Під дією вивітрювання та ерозії породи поступово руйнувалися, а їхні фрагменти переносилися в інші місця.
Важливо й те, що процес міг тривати дуже довго. За сценаріями дослідників, уступ залишався значною формою рельєфу протягом десятків і навіть сотень мільйонів років. За цей час ерозія могла зняти величезні обсяги гірських порід.
Саме це допомагає пояснити, чому в деяких районах Північної Америки давні породи опинилися близько до поверхні, а частина проміжних шарів не збереглася.
До чого тут льодовики та «Земля-сніжка»
Другим важливим чинником могло стати глобальне зледеніння, відоме як «Земля-сніжка» (Snowball Earth). У цей період льодовикові щити могли поширюватися на величезні території, аж до низьких широт.
Льодовики не просто вкривають поверхню. Рухаючись, вони захоплюють уламки порід, дряпають скелі та переносять матеріал на значні відстані. Такий процес здатен суттєво змінювати рельєф і посилювати ерозію.
За гіпотезою команди Гернона, давній обрив міг створити сприятливі умови для формування льодовиків. На великій висоті температура нижча, а круті схили допомагають накопичувати й переміщувати лід. Таким чином, тектонічні процеси могли підготувати ландшафт, який згодом додатково змінили льодовики.
Дослідники припускають, що ці два механізми могли працювати разом: спочатку підняття земної кори сформувало великий уступ, а тривала ерозія та зледеніння допомогли прибрати значні обсяги порід.
Подібний зв'язок між рельєфом і льодовиками науковці вивчали й в інших регіонах. Зокрема, окреме дослідження команди Гернона, опубліковане в журналі Science, розглядало формування Східноантарктичного льодовикового щита та роль тектонічного підняття й ерозії.
Однак поки невідомо, яка частина порід зникла до зледеніння, яка — під час нього, а яка могла бути зруйнована пізніше. Щоб відповісти на це запитання, потрібні додаткові дані про вік і історію гірських порід.
Що показало комп'ютерне моделювання
Команда дослідників використала комп'ютерні моделі, щоб відтворити розвиток давнього ландшафту протягом сотень мільйонів років. Науковці оцінювали, як змінювалася б поверхня континенту за наявності великого уступу та як ерозія залежала б від відстані до нього.
Модель допомогла пояснити важливу особливість геологічного запису: руйнування порід могло відбуватися нерівномірно. Безпосередньо біля уступу ерозія була б інтенсивнішою, тоді як на віддаленіших ділянках обсяги зруйнованих порід могли бути значно меншими.
Це важливо, оскільки геологам потрібно пояснити не лише сам факт прогалини, а й те, чому вона має різну глибину в різних частинах континенту.
На думку авторів, модель пропонує правдоподібне пояснення масштабної ерозії, яка могла оголити давні породи в районі майбутнього Гранд-Каньйону задовго до появи самого каньйону в його сучасному вигляді.
Водночас моделювання не є прямим доказом існування уступу. Результати залежать від припущень про давній рельєф, тектонічні процеси та швидкість руйнування порід. Тому гіпотезу потрібно перевіряти за допомогою геологічних даних з різних регіонів.
Чи розгадали вчені таємницю Гранд-Каньйону
Нове дослідження пропонує пояснення того, як у геологічному літописі Північної Америки могла утворитися величезна прогалина. Його особливість — у поєднанні тектонічного підняття, тривалої ерозії та глобального зледеніння.
Однак остаточно закривати це питання поки зарано. Самі автори визнають, що потрібно точніше встановити, коли саме відбувалося руйнування порід і як цей процес змінювався від одного регіону до іншого.